TW201610798A - 觸控感測裝置及使用該觸控感測裝置的顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種觸控感測裝置包括一回饋電壓傳輸器以及一公用電壓補償器。該回饋電壓傳輸器包括一回饋線路、複數個開關元件，將複數條感測器線路連接至該回饋線路、以及一回饋控制線路，其控制該等開關元件的開/關。該公用電壓補償器通過該回饋線路接收施加至該等感測器線路的回饋電壓，同時將該等感測器線路連接至該回饋線路，並且該公用電壓補償器將該回饋電壓補償至一參考電壓位準。

Description

觸控感測裝置及使用該觸控感測裝置的顯示裝置

本發明係關於一種在像素陣列內併入觸控感測器的觸控感測裝置以及一種使用該觸控感測裝置的顯示裝置。

配置使用者介面(UI)使得使用者能够與各種電子裝置溝通，從而可以按照他們的期待容易且舒適地控制電子裝置。使用者界面的例子包括按鍵、鍵盤、滑鼠、螢幕顯示操控(on-screen display,OSD)、以及具有紅外線通信功能和射頻(RF)通信功能的遠端控制器。使用者界面技術已經持續擴展以增加使用者的敏感性和操作便利性。使用者界面近來已經發展到包括觸控使用者界面、聲音識別使用者界面、3D使用者界面等等。

觸控使用者界面已經是必定使用在例如智慧型手機的可攜式資訊裝置中且已經擴展到可攜式電腦、電腦螢幕、家用裝置等等的使用。近些年來，已提出用於將觸控感測器嵌入至顯示面板的像素陣列中的技術(以下稱“內嵌式(In-cell)觸控感測器技術”)。有了內嵌式觸控感測器技術，觸控感測器可以在沒有增加顯示面板的厚度下被安裝到顯示面板上。這些觸控感測器通過寄生電容連接至像素。在觸控感測器的驅動方法中，為了減少由於耦合造成像素和觸控感測器的相互影響，一個畫面周期可以將分時成用於驅動像素的周期(以下稱“顯示驅動器周期”)以及用於驅動觸控感測器的周期(以下稱“觸控感測器驅動周期”)。

in-cell觸控感測器技術使用連接至顯示面板的像素的電極作為用於觸控感測器的電極，在i-cell觸控技術，例如，用於將公用電壓施加至液晶顯示裝置的像素的公用電極可以被分割且用作為觸控感測器的電極。 儘管公用電壓對每個像素應該是相同的，公用電極劃分成用於觸控感測器的電極使得在大尺寸螢幕上的公用電壓不一致，造成畫面品質惡化。

參考第1圖至第3圖，在in-cell觸控感測器技術中，一公用電極COM被分割成複數個感測器電極C1至C4。該等感測器電極C1至C4的每一個運行為具有自電容的觸控感測器。感測器線路L1至L4分別連接至感測器電極C1至C4。當例如手指的導電物體接觸觸控螢幕時，觸控感測器的電容增加。因此，觸控輸入可以藉由測量由觸控引起的電容的變化被偵測到。

在顯示驅動器周期Td期間，用於像素的公用電壓Vcom通過感測器線路L1至L4施加至感測器電極C1至C4。在觸控感測器驅動周期Tt期間，感測器驅動信號Tdrv通過感測器線路L1至L4供給至感測器電極C1至C4。

感測器線路L1至L4的長度依觸控感測器所在的位置而變化。因此，施加至感測器電極C1至C4的公用電壓的延遲時間依觸控感測器的位置而變化，由於感測器線路L1至L4之間長度的變化，因此使得畫面品質不一致。

例如，如第3圖所示，通過第一感測器線路L1施加至第一感測器電極C1的公用電壓Vcom的延遲時間係長於通過第四感測器線路L4施加至第四感測器電極C4的公用電壓Vcom的延遲時間。亦即，第一感測器線路L1涉及比第四感測器線路L4更長的RC延遲，因為第一感測器線路L1在長度上大於第四感測器線路L4。因此，即使相同的電壓施加至第一和第四感測器線路L1和L4時，第一感測器電極C1的電壓低於第四感測器電極C4的電壓。由於RC延遲，感測器驅動信號Tdrv的延遲時間也依觸控感測器的位置而變化。

對於大螢幕顯示裝置，感測器線路L1至L4之間長度上的差異變得更大。因此，傳統的in-cell觸控感測器技術可能在大螢幕顯示裝置上於顯示驅動器周期Td期間受到通過感測器電極C1至C4施加的公用電壓的不一致性之損害，導致顯示裝置的畫面品質變差。

由於in-cell觸控感測器和像素之間的耦合，大螢幕顯示裝置具有大的寄生電容。這樣利用in-cell觸控感測器增大了觸控螢幕的尺寸和解 析度且同樣增大了連接至in-cell觸控感測器的寄生電容，導致觸控敏感性和觸控識別準確度的降低。因此，為了將in-cell觸控感測器應用到大螢幕顯示裝置的觸控螢幕，需要一種方法來最小化觸控感測器的寄生電容。

由於顯示面板上的RC延遲變化，像素的公用電壓Vcom可以依據螢幕位置而變化。同樣地，當顯示面板在顯示驅動器周期和觸控感測器驅動周期以分時的方式分別被驅動時，或者在觸控感測器驅動周期之後立即開始顯示驅動器周期時，公用電壓Vcom可以變化。由於這樣的公用電壓變化造成像素之間亮度變化，水平線可能出現在螢幕上。一種用於補償公用電壓Vcom中的變化的已知的方法是通過感測從顯示面板的公用電極回饋的公用電壓變化來補償公用電壓。一種公用電壓回饋補償方法由本申請人在2006年7月5日提交的韓國公開專利第10-2006-0077951號及2013年12月23日提交的韓國公開專利第10-2013-0139679號中提出。附帶說一下，該方法需要一回饋線路用於連接公用電極和回饋補償電路。然而，回饋線路不能被連接至從如第1圖中所示之公用電極分開的每個感測器電極，因此公用電壓補償的方法不適用。

本文件的一態樣是提供一種能够補償施加至感測器電極的公用電壓的觸控感測裝置以及一種使用該觸控感測裝置的顯示裝置。

根據本發明的一種觸控感測裝置包括一回饋電壓傳送器以及一公用電壓補償器。

該回饋電壓傳送器包括一回饋線路；複數個開關元件，將複數條感測器線路連接至該回饋線路；以及一回饋控制線路，其控制該等開關元件的開/關。

該公用電壓補償器通過該回饋線路接收施加至該等感測器線路的回饋電壓，同時該等感測器線路連接至該回饋線路，並且該公用電壓補償器將該回饋電壓補償至一參考電壓位準。

根據本發明的顯示裝置包括該回饋電壓傳送器以及該公用電壓補償器。

10‧‧‧反相放大器

10a‧‧‧第一反相放大器

10b‧‧‧第二反相放大器

11‧‧‧像素電極/多工器

11a‧‧‧第一多工器

11b‧‧‧第二多工器

100‧‧‧顯示面板

101‧‧‧像素陣列

102‧‧‧資料驅動器/顯示驅動器

104‧‧‧閘極驅動器/顯示驅動器

106‧‧‧時序控制器/顯示驅動器

108‧‧‧主系統

110‧‧‧觸控感測器驅動器

112‧‧‧Vcom補償器

Vcom‧‧‧公用電壓

Vcom-ref‧‧‧參考電壓

S1~Sm‧‧‧資料線

G1~Gn‧‧‧閘線

Td‧‧‧顯示驅動周期

L1‧‧‧第一感測器線路

C1‧‧‧第一感測器電極

L2‧‧‧第二感測器線路

C2‧‧‧第二感測器電極

L3‧‧‧第三感測器線路

C3‧‧‧第三感測器電極

L4‧‧‧第四感測器線路

C4‧‧‧第四感測器電極

TFTs‧‧‧薄膜電晶體

Cst‧‧‧儲存電容器

Tt‧‧‧觸控感測器驅動周期

Tsync‧‧‧同步信號/第二選擇信號

Tdrv‧‧‧觸控驅動信號

VGH‧‧‧閘高壓

VGL‧‧‧閘低壓

Vsync‧‧‧垂直同步信號

Hsync‧‧‧水平同步信號

DE‧‧‧資料致能信號

MLCK‧‧‧主時脈

GSP‧‧‧閘起始脈衝

GOE‧‧‧閘輸出致能信號

SSC‧‧‧源採樣時脈

POL‧‧‧極性控制信號

SOE‧‧‧源輸出致能信號

D1‧‧‧回饋線路

D2‧‧‧回饋控制線路

Ten‧‧‧致能信號

MH‧‧‧高電位電壓

ML‧‧‧低電位電壓

VFB‧‧‧回饋電壓

SEL‧‧‧選擇信號

Sync1、Sync2‧‧‧第一選擇信號

Th‧‧‧第二選擇信號

T1‧‧‧開關

所附圖式，係納入以提供本發明的進一步理解，以及併入到本說明書中並且構成本說明書的一部分，而舉例說明本發明的實施例，同時與說明書一起為解釋本發明的主旨之用。在圖式中：第1圖是顯示連接至觸控感測器的視圖；第2圖是顯示依據內嵌式觸控感測器技術之施加於觸控感測器的公用電壓及觸控驅動信號的波形圖；第3圖是顯示內嵌式觸控感測器技術依據觸控感測器的位置在延遲時間中變化之公用電壓的波形圖；第4圖是示意性地顯示依據本發明之顯示裝置的方塊圖；第5圖是顯示雙回饋單元及感測器電極的俯視圖；第6圖是顯示部分感測器電極的放大俯視圖；第7圖至第9圖是顯示根據本發明提供至顯示裝置的像素驅動信號及觸控驅動信號的波形圖；第10圖是顯示觸控驅動信號之各種例子的波形圖；第11圖是顯示公用電壓施加至每個感測器電極的例子的視圖；第12圖是顯示Vcom補償器之參考電壓的例子的視圖；第13圖是顯示根據本發明第一示例性實施例之Vcom補償器的視圖；第14圖是顯示根據本發明第二示例性實施例之Vcom補償器的視圖；以及第15圖和第16圖是顯示根據本發明另一個示例性實施例之公用電壓回饋補償的方法的視圖。

下文中，本發明的示例性實施例將會參考附圖作詳細說明。在整個說明書中，相同的參考數字基本上表示相同的構件。此外，在以下的說明中，關於本發明的已知的功能或構造將不會詳細的描述，如果顯示它們可能以不必要的細節模糊本發明。

本發明的顯示裝置可以實施為例如液晶顯示器(LCD)、場發射顯示器(FED)、電漿顯示器(PDP)、有機發光顯示器(OLED)、或者電泳顯示器(EPD)的平板顯示器。在以下說明中，本發明的實施例將著眼於，但不限制於，液晶顯示器作為平板顯示器的例子來說明。例如，可以使用任何顯示裝置作為本發明的顯示裝置，只要in-cell觸控感測器技術可適用於顯示裝置。

第4圖至第6圖是示意性地顯示本發明之顯示裝置的方塊圖。在第6圖中，參考數字11表示像素的像素電極，並且參考數字‘101’表示顯示輸入影像的一像素陣列。在顯示面板100上的像素陣列101的外面部分是不顯示的邊框區域。

參考第4圖至第6圖，本發明的顯示裝置包括一觸控感測裝置。該觸控感測裝置利用嵌入在顯示面板100中的觸控感測器偵測觸控輸入。

本發明的顯示裝置以分時的方式分別在顯示驅動器周期和觸控感測器驅動周期中被驅動。在顯示驅動器周期期間，輸入影像資料被寫入。在觸控感測器驅動周期期間，觸控感測器被驅動以偵測觸控輸入。

該等觸控感測器可以實現為電容型觸控感測器，該等電容型觸控感測器可以體現為in-cell觸控感測器。第5圖說明自電容型觸控感測器。一感測器線路連接至每個自電容型觸控感測器，但該感測器線路未劃分成Tx線路和Rx線路。一感測電路將電荷供給至連接至觸控感測器的感測器線路，且通過感測器線路感測該電容中的電荷量。

將公用電壓Vcom施加至像素的公用電極被分割成複數個感測器電極。因此，該等觸控感測器嵌入在像素陣列中且連接至像素。在下面的實施例中，該公用電壓說明為施加至液晶顯示器的像素，但本發明不侷限於這個例子。例如，該公用電壓應該被解釋為共同施加至平板顯示器的像素的電壓，例如共同供給至有機發光二極管顯示器的高/低電位電源電壓。

在液晶顯示器中，一液晶層形成於顯示面板100上的兩個基板之間。該液晶層的液晶分子被一電場驅動，該電場通過施加至像素電極11的資料電壓和施加至公用電極的公用電壓Vcom之間的電位差而產生。顯示面板100的像素陣列包括複數個由資料線S1至Sm(m是一正整數)和閘線G1至Gn(n是一正整數)所定義的像素；複數個從連接至像素的公 用電極所分開的觸控感測器；以及複數個連接至感測器線路L1至Li(i是大於0且小於m的正整數)的開關元件(未顯示在第4圖中)。

感測器線路L1至Li在像素陣列(或螢幕)內其長度係相等的。在顯示驅動器周期Td期間，公用電壓Vcom通過感測器線路L1至Li的兩端施加至該等觸控感測器的感測器電極。

感測器線路L1至Li在一對一的基礎上可以連接至觸控感測器的感測器電極C1至C4。例如，第一感測器線路L1連接至第一感測器電極C1，且第二感測器線路L2連接至第二感測器電極C2。第三感測器線路L3連接至第三感測器電極C3，且第四感測器線路L4連接至第四感測器電極C4。顯示在第5圖中的雙饋單元連接至感測器線路L1至Li的兩端。

每個像素包括像素薄膜電晶體(TFTs)，其形成在資料線S1至Sm和閘線G1至Gn交叉處、一像素電極，其通過像素薄膜電晶體接收資料電壓、一公用電極，用於將公用電壓施加至像素、以及一儲存電容器Cst，其連接至像素電極且保持液晶晶胞的電壓。在觸控感測器驅動周期期間，公用電極分割成複數個感測器電極。

一黑色矩陣、複數個彩色濾光片等可以形成在顯示面板100的上基板上。顯示面板100的下基板可以彩色濾光片在薄膜電晶體上(color filter on TFT,COT)之結構來實施。在此情況下，該等彩色濾光片可以形成在顯示面板100的下基板上。偏光器分別貼附至該顯示面板的上和下基板，並且用於設置液晶的預傾角的配向層係形成在接觸液晶的內表面。用於維持晶胞間隙的柱狀間隔件可以形成在顯示面板100的上玻璃基板和下玻璃基板之間。

一背光單元可以設置在顯示面板100的背面上。該背光單元被實施為邊緣型或直下式背光單元來將光輻射到顯示面板100。顯示面板100可以以任已知的液晶模式來實施，例如扭曲向列(Twisted Nematic,TN)模式、垂直配向(Vertical Alignment,VA)模式、平面轉換(In-Plane Switching,IPS)模式、以及邊緣場轉換(Fringe Field Switching,FFS)模式。例如有機發光二極管顯示器的自發光之顯示裝置不需要背光單元。

本發明的顯示裝置進一步包括顯示驅動器102、104和106、用於將輸入影像資料寫至像素、一觸控感測器驅動器110，用於驅動觸控感測器、以及一Vcom補償器112。

如第2圖所示，一畫面周期被分時成顯示驅動器周期Td和觸控感測器驅動周期Tt。顯示驅動器102、104和106以及觸控感測器驅動器110彼此同步響應一同步信號Tsync。

顯示驅動器102、104和106係在顯示驅動器周期Td期間將資料寫至像素(見第2圖)。因為像素薄膜電晶體在觸控感測器驅動周期Tt期間薄膜電晶體係處於關閉狀態(見第2圖)，像素在顯示驅動器周期Td期間，保持儲存在其中的資料電壓。顯示驅動器102、104和106將一交流電信號供應至信號線路S1至Sm和G1至Gm，該交流電信號具有與觸控驅動信號Tdrv相同的相位，該觸控驅動信號Tdrv在觸控感測器驅動周期Tt期間通過感測器線路L1至Li施加至觸控感測器，以便最小化連接至觸控感測器和像素的信號線路S1至Sm和G1至Gn之間的寄生電容。連接至像素的信號線路是用於將資料寫至像素的信號線路，並且包括用於將資料電壓施加至像素的資料線S1至Sm以及用於將閘脈衝(或掃描脈衝)供給至資料寫入至選擇像素的閘線G1至Gm。

顯示驅動器102、104以及106包括資料驅動器102、閘極驅動器104、以及時序控制器106。

資料驅動器102在顯示驅動器周期Td期間，將從時序控制器106接收的輸入影像的數位視頻資料轉換成類比正/負伽瑪補償電壓，以輸出資料電壓。從資料驅動器102輸出的資料電壓被供給至資料線S1至Sm。

資料驅動器102在觸控感測器驅動周期Tt期間，將一交流電信號施加至資料線S1至Sm，該交流電信號具有與施加至觸控感測器之觸控驅動信號Tdrv相同的相位，以最小化觸控感測器和資料線路之間的寄生電容。這是因為在寄生電容兩端的電壓同時改變以及較小的電壓差，儲存在寄生電容中更小的電荷量。因為觸控感測器的一端被連接至感測器電極，並且觸控感測器的另一端被連接至接地GND，觸控感測器在施加觸控驅動信號Tdrv時即儲存電荷。

閘極驅動器104在顯示驅動周期Td期間，將與資料電壓同步的閘脈衝(或掃描脈衝)依次供給至閘線G1至Gn，以選擇資料電壓被寫到的顯示面板100的線路。閘脈衝在閘高壓VGH和閘低壓VGL之間擺動。閘脈衝通過閘線G1至Gn施加至像素薄膜電晶體的閘極。閘高壓VGH被設定為高於像素薄膜電晶體的閥電壓的一電壓以開啟像素薄膜電晶體。閘低壓VGL低於像素薄膜電晶體的閥電壓。

閘極驅動器104在觸控感測器驅動周期Tt期間，將一交流電信號施加至閘線G1至Gn，該交流電信號具有與觸控驅動信號Tdrv相同的相位，以最小化觸控感測器和資料線路之間的寄生電容。在觸控感測器驅動周期Tt期間施加至閘線G1至Gm的交流電信號的電壓應該低於閘高壓VGH和像素薄膜電晶體的閥電壓，以便預防寫至像素的資料的改變。

時序控制器106從主系統108接收例如垂直同步信號Vsync、水平同步信號Hsync、資料致能信號DE、主時脈MLCK的時序信號來使資料驅動器102和閘極驅動器104的操作時序同步。掃描時序控制信號包括閘起始脈衝GSP、閘移位時脈、閘輸出致能信號GOE等等。資料時序控制信號包括源採樣時脈SSC、極性控制信號POL、源輸出致能信號SOE等等。

主系統108可以實施為電視系統、機上盒、導航系統、DVD播放器、藍光播放器、個人電腦(PC)、家庭影院系統、以及電話系統之其中之一種。主系統108包括系統單晶片(SoC)，在該系統單晶片(SoC)中嵌入一縮放控制器(scaler)，從而主系統108將輸入影像的數位視頻資料RGB轉換成適合顯示面板100的解析度的資料格式。主系統108將數位視頻資料RGB和時序信號Vsync、Hsync、DE和MLCK傳輸至時序控制器106。進一步地，主系統108運行與從觸控感測器驅動器110接收的觸控輸入的坐標(X，Y)相關聯的應用程式。

時序控制器106或主系統108產生一同步信號Tsync，該同步信號Tsync用於使顯示驅動器102、104和106和觸控感測器驅動器110同步。

觸控感測器驅動器110在觸控感測器驅動周期Tt期間，產生用於施加至感測器電極C1至C4之觸控驅動信號Tdrv的電壓。當手指觸摸自電容型觸控感測器時，電容增加。觸控感測器驅動器110藉由測量電容(或電荷)變化來偵測觸控位置和觸控區域，這變化係因觸摸施加觸控驅動信 號至自電容型觸控感測器的物體引起的。觸控感測器驅動器110計算觸控輸入的坐標(X，Y)並且將它們傳輸至主系統108。

如第5圖中所示，資料驅動電路12和觸控感測器驅動器110可以集成在一個IC(積體電路)中且通過COG(玻璃覆晶封裝)製程結合到顯示面板的一基板上。同樣地，Vcom補償器112可以隨同資料驅動電路12和觸控感測器驅動器110一起嵌入IC中。

Vcom補償器112在顯示驅動器周期中，藉由利用在第5圖中所顯示的雙回饋單元接收感測器電極上的回饋電壓。Vcom補償器112將該回饋電壓補償至預定參考電壓位準，且通過該雙回饋單元將回饋補償公用電壓Vcom供給至感測器電極。

該雙回饋單元在顯示驅動器周期Td期間，通過彼此短路的感測器電極C1至C4將公用電壓Vcom施加至像素。該雙回饋單元將公用電壓施加至感測器線路L1至L4的兩端，來減小施加至感測器電極C1至C4的公用電壓Vcom中的延遲且使得整個螢幕像素的公用電壓一致。該雙回饋單元在觸控感測器驅動周期Tt期間，關閉開關元件以將感測器電極C1至C4分開。

該雙回饋單元包括一第一饋電和一第二饋電，該第一饋電在顯示驅動器周期Td期間將公用電壓Vcom施加至感測器線路L1至L4的一端，該第二饋電在顯示驅動器周期Td期間經由回饋線路D1使感測器線路L1至L4互相連接且將公用電壓Vcom供給至感測器線路L1至L4的另一端。觸控感測器彼此短路，因為它們在顯示驅動器周期Td期間通過回饋線路D1連接至感測器線路L1至L4。

該第一饋電在觸控感測器驅動周期Tt期間通過感測器線路L1至L4將觸控驅動信號供給至觸控感測器。該第二饋電在觸控感測器驅動周期Tt期間分開感測器線路來獨立驅動觸控感測器。

該第一饋電與該第二饋電位於彼此相對，感測器線路L1至L4插入在它們之間。如第5圖中所示，該第一饋電可以是連接至感測器線路L1至L4的下端的IC且該第二饋電可以連接至感測器線路L1至L4的上端，但本發明不侷限在這個例子。例如，如果感測器線路L1至L4沿著水 平方向形成，該第一饋電與該第二饋電可以分別設置在顯示面板100的左側和右側，感測器線路L1至L4插入在它們之間。

該第二饋電包括連接至感測器線路L1至L4的薄膜電晶體1T1、連接至薄膜電晶體T1的回饋線路D1、以及回饋控制線路D2。用於打開/關閉該第二饋電的薄膜電晶體的致能信號Ten從時序控制器106或觸控感測器驅動器110產生。致能信號Ten供給至回饋控制線路D2。該第二饋電運行作為回饋電壓傳送器，該回饋電壓傳送器通過感測器線路L1至L4將回饋傳送至供給到感測器電極C1至C4的公用電壓上的Vcom補償器112。

薄膜電晶體T1是開關元件，開關元件與像素薄膜電晶體同時形成且具有與像素薄膜電晶體相同的構造和尺寸。每個薄膜電晶體T1具有一閘極，其連接至回饋控制線路D2、一汲極，其連接至回饋線路D1、以及一源極，其連接至感測器線路。薄膜電晶體T1將來自回饋線路D1的公用電壓Vcom施加至感測器線路L1至L4，以回應在顯示驅動器周期Td期間具有通過回饋控制線路D2施加的閘高壓VGH的致能信號Ten。因此，薄膜電晶體T1選擇性地連接回饋線路D1和感測器線路L1至L4以回應通過回饋控制線路D2的電壓。

回饋線路D1和回饋控制線路D2是沿著像素陣列102外部的邊框區域形成的低電阻金屬線。薄膜電晶體T1在觸控感測器驅動周期Tt期間是處於關閉狀態。具有與觸控驅動信號Tdrv相同相位的交流電信號可以被施加至薄膜電晶體T1的閘極和汲極，以便在觸控感測器驅動周期Tt期間，最小化薄膜電晶體與感測器線路L1至L4之間的寄生電容。

第6圖是感測器電極的部分的放大俯視圖。

如第6圖中所示，感測器電極C1至C4被圖案化成比像素的尺寸大，並且分別連接至複數個像素。感測器電極C1至C4可以由透明導電材料製成，例如銦錫氧化物(ITO)。感測器線路L1至L4可以由低電阻材料製成，例如，銅、鋁釹(AlNd)、鉬、或者鈦。感測器電極C1至C4是公用電極，其彼此連接，並且在顯示驅動器周期Td期間將公用電壓Vcom供給至像素。感測器電極C1至C4在觸控感測器驅動周期Tt期間係彼此分 開。因此，觸控感測器在觸控感測器驅動周期Tt期間彼此分開且單獨地驅動。

第7圖至第9圖是顯示施加至顯示裝置之像素驅動信號和觸控驅動信號的波形圖。

參考第7圖，輸入影像資料在顯示驅動器周期Td期間寫至像素。在顯示驅動器周期Td期間，輸入影像的資料電壓供給至資料線S1至S2，與資料電壓同步的閘脈衝依序施加至掃描線路G1和G2。公用電壓Vcom在顯示驅動器周期Td期間，供給至通過感測器線路L1至L4的兩端彼此連接的感測器電極C1至C4。在顯示驅動器周期Td期間，高於薄膜電晶體T1的閥電壓的閘高壓VGH施加至回饋控制線路D2，且公用電壓Vcom施加至回饋線路D1。因此，公用電壓Vcom通過積體電路和薄膜電晶體T1施加至感測器線路L1至L4的兩端。當公用電壓Vcom通過感測器線路L1至L4的兩端施加至感測器電極C1至C4時，可以預防跨越感測器電極C1至C4的電壓降，因此使得施加至像素的公用電壓Vcom在大螢幕上一致，並且提高畫面品質。

在觸控感測器驅動周期Tt期間，儲存在像素中的資料電壓得以維持，因為第二饋電的像素薄膜電晶體和薄膜電晶體T1在觸控感測器驅動周期Tt期間是處於關閉狀態。

在觸控感測器驅動周期Tt期間，回饋線路D1與回饋控制線路D2在沒有施加電壓情況下保持在高阻抗(Hi-Z)。由於回饋線路D1與回饋控制線路D2保持在高阻抗，薄膜電晶體T1在觸控感測器驅動周期Tt期間維持在關閉狀態。

顯示驅動器102、104和106產生具有與觸控驅動信號Tdrv相同相位的交流電信號，並且在觸控感測器驅動周期Tt期間將其提供至信號線路S1，S2，G1以及G2，以便最小化感測器線路L1至L4和連接至像素的信號線路S1，S2，G1以及G2之間的寄生電容。為了最小化寄生電容，交流電信號的電壓可以設定成與觸控驅動信號Tdrv的電壓相同。

參考第8圖，在顯示驅動器周期Td期間執行的像素驅動方法和觸控感測器驅動方法與第7圖的示例性實施例的那些實質上是相同的，因此省略這些方法之詳細的說明。

儲存在像素中的資料電壓在觸控感測器驅動周期Tt期間得以被維持，因為第二饋電的像素薄膜電晶體和薄膜電晶體T1在觸控感測器驅動周期Tt期間是處於關閉狀態。回饋線路D1在觸控感測器驅動周期Tt期間保持在高阻抗。回饋控制線路D2維持在低於薄膜電晶體T1的閥電壓的閘低電壓VGL。

觸控感測器驅動器110在觸控感測器驅動周期Tt期間，產生用於施加至感測器電極C1至C4的觸控驅動信號Tdrv的電壓。顯示驅動器102、104和106在觸控感測器驅動周期Tt期間產生具有與觸控驅動信號Tdrv相同相位的交流電信號，以便最小化感測器線路L1至L4和連接至像素的信號線路S1、S2、G1以及G2之間的寄生電容。

參考第9圖，在顯示驅動器周期Td期間執行的像素驅動方法和觸控感測器驅動方法與第7圖的示例性實施例的那些實質上是相同的，因此省略這些方法之詳細的說明。

儲存在像素中的資料電壓在觸控感測器驅動周期Tt期間被維持，因為第二饋電的像素薄膜電晶體和薄膜電晶體T1在觸控感測器驅動周期Tt期間是處於關閉狀態。

施加至像素信號線路S1和S2與G1和G2以及感測器線路L1至L4的交流電信號的電壓和觸控驅動信號Tdrv的電壓應該低於閘高壓VGH和像素薄膜電晶體的閥電壓，以便預防寫至像素的資料的改變。

觸控感測器驅動器110在觸控感測器驅動周期Tt期間，產生用於施加至感測器電極C1至C4的觸控驅動信號Tdrv的電壓。顯示驅動器102、104和106在觸控感測器驅動周期Tt期間產生具有與觸控驅動信號Tdrv相同相位的交流電信號，以便最小化感測器線路L1至L4和連接至像素的信號線路S1、S2、G1以及G2之間的寄生電容、感測器線路L1至L4和回饋線路D1之間的寄生電容、以及感測器線路L1至L4和回饋控制線路D2之間的寄生電容。在觸控感測器驅動周期Tt期間，這個交流電信號提供至感測器線路L1至L4，連接至像素的信號線路S1、S2、G1以及G2、回饋線路D1、以及回饋控制線路D2。觸控驅動信號Tdrv和與觸控驅動信號Tdrv有相同相位一起產生的交流電信號具有低於薄膜電晶體T1的閥電 壓的電壓。因此，薄膜電晶體T1在觸控感測器驅動周期Tt期間處於關閉狀態。

第10圖是顯示觸控驅動信號Tdrv的不同例子的波形圖。

觸控驅動信號Tdrv因將顯示面板的尺寸、解析度、電阻電容延遲(RC delay)等考慮進去，可以具有不同的波形和電壓。例如，如果電阻電容延遲長，將電壓降考量進去，觸控驅動信號Tdrv宜設成高壓。觸控驅動信號Tdrv可以具有在高電位電壓MH和低電位電壓ML之間擺動的電壓。同樣地，觸控驅動信號Tdrv可以具有從M1至M4(M1>M2>M3>M4)變化的多階波形圖。M1是用於在短時間內將電荷供給至觸控感測器的電位，而M3是用於快速排掉觸控感測器中的殘餘電荷的電位。顯示在第10圖(B)中的觸控驅動信號Tdrv可以具有如2013年11月14日提交的美國專利申請第154/079,798號中所提出的多階波形圖。具有與觸控驅動信號Tdrv相同相位的交流電信號可以具有如第10圖中所示的不同波形圖。

第11圖是顯示公用電壓Vcom施加至每個感測器電極C1至C4的例子的視圖。第12圖是顯示Vcom補償器的參考電壓變化的視圖。

參考第11圖至第12圖，Vcom補償器112的回饋輸入終端連接至回饋線路D1。Vcom補償器112從回饋線路D1接收關於公用電壓Vcom的回饋。

Vcom補償器112通過連接至感測器線路L1至L4的回饋線路D1接收回饋電壓，並且輸出補償不亞於回饋電壓VFB和參考電壓之間的差值的回饋補償公用電壓Vcom。觸控感測器驅動器110通過感測器線路L1至L4將回饋補償公用電壓Vcom施加至每個感測器電極C1至C4。

Vcom補償器112可以實施為第12圖中所顯示的反相放大器10。反相放大器10包括連接至回饋線路D1的一反相輸入終端(-)；供參考電壓Vcom-ref輸入的一非反相輸入終端(+)；以及輸出回饋補償公用電壓Vcom的一輸出終端。該反相放大器10反轉且放大回饋電壓VFB與參考電壓Vcom-ref之間的差值，使得施加至感測器電極C1至C4的公用電壓Vcom維持在參考電壓Vcom-ref的電壓位準。

觸控感測器驅動器110通過第一饋電和第二饋電將回饋補償公用電壓Vcom施加至感測器線路L1至L4的兩端。觸控感測器驅動器110 可以藉由將取決於感測器電極C1至C4的位置之電阻電容延遲的變化列入考量，來改變施加至感測器線路L1至L4的公用電壓Vcom的電壓位準。例如，施加至第二感測器線路L2的公用電壓Vcom可以高於施加至第一感測器線路L1的公用電壓Vcom，因為在第二感測器電極C2的電阻電容延遲長於在第一感測器電極C1的電阻電容延遲。

公用電壓Vcom可根據顯示面板的特點和驅動方法可以作差異性最佳化。為了這個目的，Vcom補償器112可以進一步包括多工器MUX11。多工器11選擇數個參考電壓Vcom-ref1至Vcom-ref4其中的一個，以回應選擇信號SEL，並且將其發送至反相放大器10的非反相終端(+)。選擇信號SEL可以固定至通過顯示面板的特點和驅動方法選擇的特定邏輯值，或可以通過時序控制器106主動地選擇。

第13圖是顯示根據本發明第一示例性實施例之Vcom補償器的視圖。

參考第13圖，開關T1在顯示驅動周期Td期間全部被打開，以回應致能信號Ten，並且將全部感測器線路L1至L4連接至回饋線路D1。

反相放大器10在顯示驅動周期Td期間，通過回饋線路D1從感測器電極C1至C4接收公用電壓回饋。反相放大器10在顯示驅動器周期Td期間，反轉且放大回饋電壓VFB和參考電壓Vcom-ref之間的差值。觸控感測器驅動器110通過感測器線路L1至L4將回饋補償公用電壓Vcom施加至感測器電極C1至C4。反相放大器10的參考電壓Vcom-ref可以從具有不同電壓位準的數個電壓中選擇，如第12圖中所示。在這個示例性實施例中，該第二饋電沒有將公用電壓Vcom施加至回饋線路D1，而是使用回饋線路D1作為回饋電壓VFB的一傳輸路徑。

第14圖是顯示根據本發明第二示例性實施例之Vcom補償器的視圖。

參考第14圖，Vcom補償器112包括第一反相放大器10a以及第二反相放大器10b。

開關T1在顯示驅動周期Td期間被全部打開以回應致能信號Ten，並且將全部感測器線路L1至L4連接至回饋線路D1。

第一反相放大器10a在顯示驅動周期Td期間，通過回饋線路D1接收回饋電壓VFB並且將回饋補償公用電壓Vcom施加至感測器線路L1至L4。另一方面，第二反相放大器10b在顯示驅動周期Td期間通過感測器線路L1至L4接收回饋電壓VFB且將回饋補償公用電壓Vcom施加至回饋線路D1。第一反相放大器10a和第二反相放大器10b的參考電壓Vcom-ref可以從具有不同電壓位準的數個電壓中選擇，如第12圖中所示。

在這個示例性實施例中，第二饋電將回饋電壓VFB施加至第一反相放大器10a，並且同時藉由第二反相放大器10b將回饋補償的公用電壓Vcom施加至感測器線路L1至L4。

第15圖和第16圖是顯示根據本發明另一個示例性實施例之公用電壓回饋補償的方法的視圖。

參考第15圖和第16圖，施加至感測器電極C1至C4的電壓在顯示驅動周期Td期間和觸控感測驅動周期Tt期間是不相同的。因此，施加至感測器電極C1至C4的公用電壓可能在顯示驅動周期Td期間的初始階段突然下降。

Vcom補償器112可以在顯示驅動周期Td期間的初始階段將參考電壓提高至Vcom-ref2用於過驅動公用電壓Vcom，然後將參考電壓降低至Vcom-ref1，以便補償在顯示驅動周期Td期間的初始階段電壓的快速下降。該過驅動周期可以設定成等於或小於在顯示驅動周期Td期間的初始階段的1水平周期。

Vcom補償器112可以補償公用電壓Vcom和觸控驅動信號Tdrv上的回饋。為了這個目的，Vcom補償器112包括一第一多工器MUX1 11a、一第二多工器MUX2 11b、以及一反相放大器10。

第一多工器11a根據第一選擇信號Sync1或Sync2通過選擇不同的電壓位準改變參考電壓Vcom-ref。

第二多工器11b選擇來自第一多工器11a參考電壓Vcom-ref或者選擇觸控驅動信號Tdrv的交流電電壓MH或ML以回應第二選擇信號Tsync或Th。第二選擇信號Tsync或Th允許分割顯示驅動器周期Td和觸控感測器驅動周期Tt。同樣地，公用電壓Vcom和觸控驅動信號Tdrv根據 所選擇的驅動周期來選擇。第一選擇信號Sync1或Sync2和第二選擇信號Tsync或Th可通過時序控制器106產生，但不侷限於時序控制器106。

如上所述，本發明允許通過將感測器線路連接至回饋線路並且接收施加至感測器線路的公用電壓上的回饋來補償施加至感測器電極的公用電壓上的回饋。

此外，本發明在觸控感測器驅動周期期間通過將公用電壓施加至感測器線路的兩端，同時感測器電極連接至回饋線路以及將感測器線路彼此分開，使得施加至像素的公用電壓一致且允許觸控感測器被單獨驅動。

儘管實施例已參考多個其說明性實施例來描述，應理解由本領域技術人員設計的許多的其他修改和實施例均將落在本發明的主旨的精神和範圍內。尤其是，各種變化和修改在本發明之範疇內之圖式和申請專利範圍的主題的組合配置的構件和/或配置係可能的。除了構件和/或配置的變化和修改，代替的使用對本領域技術人員同樣係顯而易見。

本申請案主張2014年9月10日提交的韓國專利申請第10-2014-0119603號的利益，其藉由引用併入於本文中用於所有目的有如全部陳述在此。

10‧‧‧反相放大器

100‧‧‧顯示面板

101‧‧‧像素陣列

L1‧‧‧第一感測器線路

C1‧‧‧第一感測器電極

L2‧‧‧第二感測器線路

C2‧‧‧第二感測器電極

L3‧‧‧第三感測器線路

C3‧‧‧第三感測器電極

L4‧‧‧第四感測器線路

C4‧‧‧第四感測器電極

D1‧‧‧回饋線路

D2‧‧‧回饋控制線路

Ten‧‧‧致能信號

VFB‧‧‧回饋電壓

Vcom‧‧‧公用電壓

Vcom-ref‧‧‧參考電壓

T1‧‧‧開關

Claims (14)

1. 一種觸控感測裝置，包括：複數條感測器線路，連接至複數個感測器電極；一回饋電壓傳輸器，包括一回饋線路、複數個開關元件，將該等感測器線路連接至該回饋線路、以及一回饋控制線路，其控制該等開關元件的開/關；以及一公用電壓補償器，其通過該回饋線路接收施加至該等感測器線路的回饋電壓，同時該等感測器線路連接至該回饋線路，並且該公用電壓補償器將該回饋電壓補償至一參考電壓位準。
2. 依據專利申請範圍第1項所述的觸控感測裝置，其中該公用電壓補償器包括一反相放大器，該反相放大器包括連接至該回饋線路的一反相輸入終端和供一參考電壓輸入的一非反相輸入終端、以及輸出一回饋補償公用電壓之一輸出終端。
3. 依據專利申請範圍第1項所述的觸控感測裝置，其中該公用電壓補償器包括一第一反相放大器和一第二反相放大器，該第一反相放大器包括連接至該回饋線路之一反相輸入終端和供一參考電壓輸入的一非反相輸入終端，並且該第一反相放大器將一回饋補償公用電壓施加至該等感測器線路，該第二反相放大器包括連接至該等感測器線路之一反相輸入終端和供該參考電壓輸入之一非反相輸入終端，並且該第二反相放大器將該回饋補償公用電壓施加至該回饋線路。
4. 依據專利申請範圍第2項所述的觸控感測裝置，其中該公用電壓補償器包括一多工器，該多工器改變該參考電壓的電壓位準以回應一選擇信號。
5. 依據專利申請範圍第2項所述的觸控感測裝置，其中該公用電壓補償器包括：一第一多工器，其改變該參考電壓的電壓位準以回應一第一選擇信號；以及一第二多工器，其選擇該第一多工器的輸出電壓或者選擇該觸控驅動信號的電壓以回應一第二選擇信號。
6. 依據專利申請範圍第3項所述的觸控感測裝置，其中該公用電壓補償器包括一多工器，該多工器改變該參考電壓的電壓位準以回應一選擇信號。
7. 依據專利申請範圍第3項所述的觸控感測裝置，其中該公用電壓補償器包括：一第一多工器，其改變該參考電壓的電壓位準以回應一第一選擇信號；以及一第二多工器，其選擇該第一多工器的輸出電壓或者選擇該觸控驅動信號的電壓以回應一第二選擇信號。
8. 一種顯示裝置，包括：一顯示面板，該顯示面板包括複數條感測器線路，連接至複數個感測器電極、一回饋線路、複數個開關元件，將該等感測器線路連接至該回饋線路、以及一回饋控制線路，其控制該等開關元件的開/關；以及一公用電壓補償器，該公用電壓補償器通過該回饋線路接收施加至該等感測器線路的回饋電壓，同時該等感測器線路連接至回饋線路，並且該公用電壓補償器將該回饋電壓補償至一參考電壓位準。
9. 依據專利申請範圍第8項所述的顯示裝置，其中該公用電壓補償器包括一反相放大器，該反相放大器包括連接至該回饋線路之一反相輸入終端和供一參考電壓輸入的一非反相輸入終端、以及輸出一回饋補償公用電壓之一輸出終端。
10. 依據專利申請範圍第8項所述的顯示裝置，其中該公用電壓補償器包括一第一反相放大器和一第二反相放大器，該第一反相放大器包括連接至該回饋線路之一反相輸入終端和供一參考電壓輸入的一非反相輸入終端，並且該第一反相放大器將一回饋補償公用電壓施加至該等感測器線路，該第二反相放大器包括連接至該感測器線路之一反相輸入終端和供該參考電壓輸入的一非反相輸入終端，並且該第二反相放大器將該回饋補償公用電壓施加至該回饋線路。
11. 依據專利申請範圍第9項所述的顯示裝置，其中該公用電壓補償器包括一多工器，其改變該參考電壓的電壓位準以回應一選擇信號。
12. 依據專利申請範圍第9項所述的顯示裝置，其中該公用電壓補償器包括：一第一多工器，其改變該參考電壓的電壓位準以回應一第一選擇信號；以及一第二多工器，其選擇該第一多工器的輸出電壓或者選擇該觸控驅動信號的電壓以回應一第二選擇信號。
13. 依據專利申請範圍第10項所述的顯示裝置，其中該公用電壓補償器包括一多工器，該多工器改變該參考電壓的電壓位準以回應一選擇信號。
14. 依據專利申請範圍第10項所述的顯示裝置，其中該公用電壓補償器包括：一第一多工器，其改變該參考電壓的電壓位準以回應一第一選擇信號；以及一第二多工器，其選擇該第一多工器的輸出電壓或者選擇該觸控驅動信號的電壓以回應一第二選擇信號。